Скорость пара в отверстиях барботажного листа, рассчитанная по формулам (К.53), не должна быть меньше минимально допустимой скорости пара, определенной по формуле (К.49).Гидравлическим расчетом барботажного устройства завершается расчет основных рабочих параметров вакуумного деаэратора. Результаты расчетов вакуумного деаэратора Таблица ГНаименованиепоказателей
Расчетная формула или способопределения
Результат длянагрузки деаэратора30%100%120%123 451
Тепловой баланс
Количество химически умягченной воды Gи. в, т/чПо техническому заданию33 110 132
Энтальпия химически умягченной воды iи. в, ккал/кг
По термодинамическимтаблицам [9К]454 545
Теплота, подведенная с химически умягченной водой Qи. в, Гкал/ч1,4854,955,94Количество выпара Gвып, т/ч5 кг на 1 т деаэрированной воды0,2250,750,9Энтальпия выпара iвып, ккал/кг
По термодинамическимтаблицам [9К]624 624 624
Отведено теплоты с выпаромQвып, Гкал/ч0,140,4680,56Количество деаэрированной воды (производительность) Gпр, т/чПо техническому заданию45 150 180
Энтальпия деаэрированной воды, iд. в, ккал/кг
По термодинамическимтаблицам [9К]59,9759,9759,97Отведено теплоты с деаэрированной водой Qд. в, Гкал/ч2,6998,99 610,795Количество теплоты, необходимое для нагрева воды в деаэраторе ΔQд, Гкал/ч1,2144,0454,855Расход теплоты на деаэратор ΣQ, Гкал/ч1,3544,5145,415Энтальпия насыщенного пара при давлении в деаэратореiп, ккал/кг
По термодинамическимтаблицам [9К]632,4632,4632,4Расход насыщенного пара на деаэратор Gп, т/ч2,3657,8879,4602
Тепловой и гидравлический расчет струйного отсека
Высота струи L, мм
Принимается по [7К]500 500 500
Диаметр отверстий на тарелке dо, мм
Принимается по [7К]666Шаг отверстий на тарелке (расположение по треугольнику) s, мм
Принимается по [7К]181 818
Расход воды через верхнюю тарелку Gи. в, т/чПо техническому заданию33 110 132
Температура воды на верхней тарелкеtи. в, °CПо техническому заданию353 535
Гидростатический уровень воды на верхней тарелке hгс, мм
Предварительно принимается, а затем уточняется по формуле (К.19)606065
Скорость воды в отверстиях верхней тарелки wо, м/сПо формуле (К.17)0,730,730,76Число отверстий на тарелкеN, шт. По формуле (К.18)44914961724
Средняя скорость пара, набегающего на струйный поток, м/сПринимается предварительно и уточняется расчетом по формуле (К.26) или (К.27)1,384,67,24Температура воды в конце струйного потока tвых, °СПо формуле (К.20)49,5353,0554,02Количество пара, сконденсировавшегося в струйном отсеке, т/чПо формуле (К.21)0,3471,1572,7643
Расчет перепускной тарелки
Высота борта тарелки Hб, мм
Принимается согласно [7К]200 200 200
Максимальный уровень воды на тарелкеhmax, мм
Принимается согласно [7К]707 070
Допустимое значение скорости пара в горловине тарелки, м/сПо формуле (К.28)494949
Диаметр горловины тарелки Dгор, мПринимается с учетом по [7К]0,8500,8500,850Площадь горловины для прохода параFгор, м2По формуле (К.29)0,5670,5670,567Расход пара в горловине, т/чПо формуле (К.30)0,5721,9073,664Скорости пара в горловине тарелки, м/сПо формуле (К.31)1,996,6512,79Площадь отверстий для слива воды с перепускной тарелки при максимальном уровне воды Fп. т, м2По формуле (К.32)0,6 530,06530,0653
Центральный угол выреза в перепускной тарелке αyПринимается по табл. В272 727
Фактический уровень воды на перепускной тарелке, мм
По формуле (К.33)2,73 042,94. Расчет процесса дегазации воды
Концентрация кислорода на верхней тарелке, мг/кг
По формуле (К.34)5,85,85,8Концентрация диоксида углерода на верхней тарелке, мг/кг
По формуле (К.35)9,629,629,62Концентрация кислорода в конце струйного потока, мг/кг
По формуле (К.36)3,263,263,26Концентрация диоксида углерода в конце струйного потока, мг/кг
По формуле (К.37)5,776,056,10Интенсивность потока жидкости на барботажном листеJ, м3/(м· ч) По формуле (К.38)44,69 149,23181,02Скорость течения воды по барботажному листуwв, м/чПо формуле (К.40)485,761 213,251381,83Коэффициент десорбции кислорода на барботажном листе, м/чПо формуле (К.43)279,2697,3794,2Коэффициент десорбции диоксида углерода на барботажном листе, м/чПо формуле (К.44)182,0454,7517,7Средний концентрационный напор кислорода на барботажном листе, мг/кг
По формуле (К.45)0,7680,7680,768Средний концентрационный напор диоксида углерода на барботажном листе, мг/кг
По формуле (К.45)0,9060,9430,950Необходимая площадь барботажного листа для удаления кислорода, м2Из формул (К.46), (К.47)0,5080,6780,722Необходимая площадь барботажного листа для удаления диоксида углерода, м2Из формул (К.46), (К.47)1,1841,5941,621Фактическая рабочая площадь барботажного листа Fр, м2По конструктивным соображениям1,6231,6231,6235
Гидравлический расчет барботажного устройства
Необходимая площадь отверстий на барботажном листе Fo, м2По формуле (К.48)0,0840,0840,084Фактическая площадь отверстий на барботажном листеFoф, м2Принимается по табл. В0,6 490,06490,0649
Минимально допустимая скорость пара в отверстиях барботажного листа wmin, м/сПо формуле (К.49)55,155,155,1Расход пара через барботажный листGб. л, т/чПо формуле (К.50)2,3656,8566,672Расход пара через пароперепускные трубы (три трубы Dнар=219 мм, s = 8 мм) Gпер, т/чПо формуле (К.51)-1,0312,788Скорость пара в отверстиях барботажного листа wл, м/сПо формуле (К.53)72,13 209,11203,5Скорость пара в перепускных трубах wпер, м/сПо формуле (К.54)-21,0456,90ПРИМЕНЕНИЕ ВАКУУМНЫХ ДЕАЭРАТОРОВ НАТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЯХВакуумные деаэраторы как вертикального, так и горизонтального типов применяются на различных теплоэнергетических предприятиях: на тепловых электростанциях, в водогрейных и промышленно-отопительных котельных, в центральных тепловых пунктах. На ТЭС и в крупных котельных применяются, как правило, деаэраторы горизонтального типа, а в небольших котельных и центральных тепловых пунктах — вертикального типа. Расчет вакуумного деаэратора является приближенным, поскольку в нем используется ряд допущений и эмпирических зависимостей. В связи с этим при выборе типа, единичной производительности и количества вакуумных деаэраторов для предприятий теплоэнергетики необходимо предусматривать достаточный запас деаэрационной установки по производительности. Это позволит обеспечить работу деаэраторов в более широком диапазоне технологических режимов, с более высоким качеством подпиточной воды и при меньших температурах участвующих в деаэрации теплоносителей. Отраслевыми рекомендациями по выбору схем теплоэнергетических установок с вакуумными деаэраторами [10К] установлен минимальный запас по производительности: для установок с деаэраторами вертикального типа 50%, а горизонтального типа 30%. Рекомендуемый запас по производительности для этих аппаратов составляет соответственно 100 и 50%.Следует отметить, что применение вакуумных деаэраторов на ТЭЦ и в районных котельных имеет существенные различия. Их применение на ТЭЦ обусловлено, прежде всего, стремлением получить выигрыш в термодинамической эффективности процесса в теплофикационных установках, т.к. температурный режим вакуумной деаэрации существенно влияет на параметры пара отборов турбин, используемого для подогрева теплоносителей перед деаэраторами, а значит, и на экономичность ТЭЦ. Применение вакуумных деаэраторов в водогрейных котельных связано в основном с возможностью работы этих аппаратов без источников пара.
В качестве греющего агента для деаэрации используется перегретая относительно давления в деаэраторах сетевая вода. Температурные режимы вакуумной деаэрации в малой степени сказываются на тепловой экономичности таких котельных, в отличие от ТЭЦ. Поэтому, как правило, в стоящих отдельно от ТЭЦ водогрейных котельных для повышения качества деаэрации теплоносители перед подачей в вакуумные деаэраторы должны подогреваться до максимально возможной по условиям эксплуатации температуры. В центральных тепловых пунктах вакуумный деаэратор предназначен для обработки воды, поступающей в систему горячего водоснабжения. Традиционная схема включения вакуумного деаэратора на ЦТП показана в [13К]. Подробному исследованию вопросов применения вакуумных деаэраторов для подготовки подпиточной воды систем теплоснабжения и питательной воды паровых котлов посвящены монографии [14К, 15К].
Технологии вакуумной деаэрации и тепловые схемы теплоисточников, где они применяются, приведены также в [7К, 8К, 11К-16К]. ВЫВОДДеаэраторы вертикального типа могут обеспечивать глубокое удаление растворенных газов из воды. На качество дегазации существенное влияние оказывают:
Нагрузка деаэратора;
С увеличением нагрузки качество дегазации падает (сказывается недостаток расхода пара на барботаж).Диапазон режимов, в которых достигается высокий уровень дегазации, сравнительно невелик. Эффект удаления О2 достигается в основном при нагрузках деаэратора не более 30÷40% номинальной. Температура и расход перегретой воды;
Ухудшение дегазации происходит из-за снижения общего температурного уровня процесса при одновременном снижении расхода греющего агента и температуры исходной воды. Так же ухудшение дегазации происходит при одновременном повышении расхода и температуры греющего агента, что можно объяснить снижением интенсивности испарения перегретой воды и появлением некоторой перегрузки испарительного отсека. В то же время при фиксированных величинах расхода и температуры исходной воды, и нагрева в деаэраторе по мере увеличения температуры перегретой воды и соответственного снижения ее расхода содержание растворенного кислорода в деаэрированной воде снижается. Присосы воздуха;
Присосы воздуха приводят к серьезным нарушениям работы деаэратора (снижение интенсивности испарительного процесса вследствие ухудшения вакуума в деаэраторе) Эффективность вакуумных деаэраторов вертикального типа может быть существенно повышена путем совершенствования конструкции в следующих направлениях:● Увеличение сепарирующей способности испарительного отсека (увеличение объема отсека и установки в нем устройств, способствующих сепарации).● Развитие струйной ступени дегазации.● оптимизации конструкции барботажного листа. Библиографический список1. Орлов М. Е. теплоиспользующие установки промышленных предприятий: учебно-практическое пособие / М. Е. Орлов; Ульян. гос. Техн. Ун-т. — Ульяновск: УлГТУ, 2007. — 151 с.
2. Брюханов О. Н. Тепломассообмен: учеб. пособие для вузов/ О. Н. Брюханов, С. Н. Шевченко.
М.:АСВ, 2005.-460с.
3. Кудинов В. А. Аналитические решения тепломассопереноса и термоупругости для многослойных конструкций: учеб. пособие для вузов/ В. А. Кудинов, Э. М. Карташов, В. В. Калашников.
М.: Высш. школа, 2005.-430с.
4. Архаров
А.М. Теплотехника: учебник для вузов/А.М. Архаров и др.; под ред. А. М. Архарова, В. Н. Афанасьева.
М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004.-712с.
5. Луканин В. Н. Теплотехника: учебник для вузов/ В. Н. Луканин и др., под ред. В. Н. Луканина.-4-е изд., испр.
М.: Высшая школа, 2003.-671с.
6. ГОСТ 16 860–88*. Деаэраторы термические. Типы, основные параметры, приемка, методы контроля. — М.: Изд-во стандартов, 1989. — 6 с.
7. Расчет и проектирование термических деаэраторов: РТМ 108.
030.
21−78 / В. А. Пермяков, А. С.
Гиммельберг, Г. М. Виханский, Ю. М. Шубников. — Л.
: НПО ЦКТИ, 1979. — 130 с.
8. Оликер И. И. Вакуумные деаэраторы для питательной и подпиточной воды/ И. И. Оликер, В. А. Пермяков.
— М.: ИИинформтяжмаш, 1971. — 96 с.
9. Ривкин С. Л. Теплофизические свойства воды и водяного пара / С. Л. Ривкин, А. А. Александров. -
М.: Энергия, 1980. — 423 с.
10. Деаэраторы вакуумные: каталог-справочник. — М.: НИИинформтяжмаш, 1972. — 77 с.
11. Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети: учебник для вузов / Е. Я. Соколов. 7-е изд., перераб.
— М.: Издательство МЭИ, 2001. — 472 с.
12. Шарапов В. И. Термические деаэраторы / В. И. Шарапов, Д. В.
Цюра. — Ульяновск: УлГТУ, 2003. — 560 с.
13. Немцев З. Ф., Шарапов В. И., Тимошенко А. М. Вакуумные деаэраторы теплоэнергетических установок / Саратовский университет, 1983. — 127 с.
14. Брюханов О. Н. Основы гидравлики, теплотехники и аэродинамики.: учебник для средних специальных учебных заведений/ О. Н. Брюханов, В. И. Коробко, А.Т. Мелик-Аракелян. -М.: ИНФРА-М.
2004.-253с.
15. Луканин В. Н. Теплотехника: учебник для вузов/ В. Н. Луканин и др., под ред. В. Н. Луканина.-5-е изд., стер.
М.: Высшая школа, 2006.-671с.ОГЛАВЛЕНИЕВведение 1Основные условные обозначения и индексы 2Классификация и особенности конструкций вакуумных деаэраторов 3Расчет и проектирование вакуумного деаэратораИсходные данные.(таблица А)6- Основные технические характеристики струйно-барботажного вакуумного деаэраторавертикального типа конструкции ЦКТИ. (таблица Б) 7- Геометрические характеристики струйно-барботажного вакуумного деаэраторавертикального типа конструкции ЦКТИ — ЧМЗ. (таблица В) 81. Тепловой баланс вакуумного деаэратора 92. Тепловой и гидравлический расчет струйного отсека 113. Расчет перепускной тарелки 164.
Расчет процесса дегазации воды 185. Гидравлический расчет барботажного устройства 24- Результаты расчетов вакуумного деаэратора 26Применение вакуумных деаэраторов на теплоэнергетических предприятиях 29Вывод 30Библиографический список 31
